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1、能源与节能管理基础第五章电工基础知识 以下内容均按教学辅导材料编写 知识结构 3 一 知识结构 4 一 介质极化现象在外电场作用下 电介质显示电性的现象 二 物质磁化现象在外磁场作用下 物质对外显现磁性的现象 三 磁路定律无分支闭合磁路的欧姆定律 Rm Em 四 电子技术基础1 PN结的单向导电性 二 了解内容 5 2 二极管二极管的主要特性是单向导电性 可把交流电整流为直流电 3 三极管 结构 三极管三个电极 三个区 两个PN结 功能 能起放大 振荡或开关等作用 三极管有PNP型和NPN型两种 二 了解内容 6 一 直流电路的基本概念1 电路电路就是电流通过的路径 它由电源 负载 连接导线和
2、开关等组成 电路的状态 开路 短路 通路 三 理解要点 7 2 电流 电压 电动势 电阻 1 电流 电流的数值等于单位时间内通过导体截面的电荷量 计算公式 单位 安培 A 2 电压 电场中两点之间的电位差 用U表示 单位 伏特 V 3 电动势 用E表示 单位 伏特 V 三 理解要点 8 4 电阻 电流在导体中流动时受到的阻力 一段金属导体的电阻大小与导体的材料 长度和横截面积有关 3 电路的连接形式电路有串联 并联和混联三种连接形式 三 理解要点 9 二 电场和磁场的基本概念1 电场强度E 描述电场强弱的物理量 2 磁感应强度B 描述磁场强弱的物理量 3 自感 4 互感 三 理解要点 10 5
3、 磁滞和磁滞损耗磁滞 铁磁材料所具有的磁通密度B的变化滞后于磁场强度H变化的现象 磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中时 材料被反复磁化 与此同时 磁畴相互间不停的摩擦 消耗能量 造成损耗 这种损耗称为磁滞损耗 三 理解要点 11 三 电场和磁场的基本定律1 电荷守恒和电流连续性原理电荷是守恒的 它既不能产生也不能消灭 2 库仑力定律两个点电荷之间作用力的大小与两电荷量乘积成正比 与距离的平方成反比 3 安培力定律有关两个电流回路之间磁场力的定律 安培力定律是研究磁场力的基础 三 理解要点 12 一 欧姆定律欧姆定律是表示电压 电流和电阻三者关系的基本定律 1 部分电路欧姆定律 2 全电路欧姆定律
4、 四 掌握重点 13 二 电功和电功率 1 电功 电流所做的功 对于纯电阻性负载 单位 焦耳 J 千瓦时 kW h 度 2 电功率 电流在单位时间内所作的功 对于纯电阻性负载 单位 瓦 W 或 kW 四 掌握重点 14 三 电流的热效应电流通过导体时产生热的现象 焦耳定律 对于纯电阻性负载 产生的热量与电流做的功相等 单位 焦耳 J 四 掌握重点 15 四 电磁感应定律当穿过导体回路围成面积的磁链随时间变化时 导体回路中将产生感应电动势 四 掌握重点 16 五 涡流 集肤效应1 涡流涡流 导体在变化的磁场中 内部产生的呈旋涡状的电流 用途 涡流炼钢 危害 变压器铁心发热 2 集肤效应集肤效应
5、高频电流几乎只在导体表面附近一薄层内流动的现象 电视天线一般用铝 铜 管制作 三 掌握重点 17 六 单相交流电路1 交流电的定义大小和方向都随时间按照一定规律做周期性变化 2 正弦交流电的表达式 3 交流电的基本物理量 1 瞬时值 交流电某一时刻的数值 2 最大值 瞬时值中的最大的数值 四 掌握重点 18 3 有效值 正弦交流电的有效值等于最大值的 4 周期 T 单位 秒 s 5 频率 f 单位 赫兹 Hz 6 角频率 单位时间内变化的角度 周期与频率之间的关系 四 掌握重点 19 7 相位 表达式中的 8 初相位 t 0时的相位 表达式中的 9 相位差 两个同频率的正弦交流电的相位之差 交
6、流电的相位关系 同相 超前 滞后 反相 四 掌握重点 20 4 单相正弦稳态电路的功率 1 瞬时功率 2 有功功率 也称平均功率 单位 kW 实际消耗功率 3 无功功率 电源和电感 电容交换功率 单位 kVAR 4 视在功率单位 kVA 四 掌握重点 21 七 三相交流电路1 三相交流电路由三个频率相同 振幅相同 相位彼此相差120 的正弦电动势作为供电电源的电路 四 掌握重点 22 2 对称三相电源的表达式 三相电源的瞬时值之和为零 3 相序 三相电源中各相电源经过同一值 如最大值 的先后顺序 正序 顺序 A B C A 负序 逆序 A C B A 四 掌握重点 23 4 三相电源的联接 Y
7、联接 线电压大小是相电压的倍 联接 线电压与相电压大小相等 四 掌握重点 24 无中线连接时 三相电源对负载的连接为三相三线制 有中线时为三相四线制 5 三相负载及其联接三相负载也有星形和三角形两种联接方式 四 掌握重点 25 1 线电压 线电流 相电压 相电流概念 2 Y连接时 线电流与相电流相等 线电压是相电压的倍 3 形连接时 线电流是相电流的倍 线电压与相电压相等 四 掌握重点 26 6 三相负载有功功率 无功功率和视在功率 四 掌握重点 27 一 知识结构 28 一 电力系统的基本概念电力系统是由生产 变换 输送 分配 消费电能的设备和各种用电设备以及测量 保护 控制等智能装置组成的
8、统一整体 二 电力网的基本概念与基本参量1 电力网络2 描述一个电力系统的基本参量总装机容量 年发电量 最大负荷 额定频率和最高电压等级 二 了解内容 29 三 电力负荷的分类电力负荷的七种分类方法 1 按用电的部门属性来划分 工业用电 农业用电等 2 按负荷的大小划分 最大负荷 最小负荷 平均负荷 3 按使用电力目的划分 动力 照明等 4 按用电用户的重要性划分 类 类 类负荷 二 了解内容 30 5 按年最大负荷预测的时间长短划分 6 按电能的生产和销售过程划分 发电负荷 供电负荷 用电负荷 7 按国民经济行业用电划分 二 了解内容 31 四 供电系统基本供电系统分为三相三线制 380V
9、和三相四线制 380 220V 国际电工委员会 IEC 分为 1 TT系统 保护接地 2 TN系统 保护接零 TN系统中 又划分为TN C系统和TN S系统 1 TN C系统 工作零线兼做保护零线 PEN 2 TN S系统 工作零线与保护线分开 二 了解内容 32 二 了解内容 33 二 了解内容 34 二 了解内容 35 二 了解内容 36 二 了解内容 37 3 TN C S系统 3 IT系统 保护接地 五 用户供电电压的选择一般用户的供电电压为6 10kV 大中型工业企业的供电电压可为35kV 用户供电系统的高压配电电压一般采用6 10kV 低压配电电压我国是380 220V 二 了解内
10、容 38 一 电能质量的基本参量 六个指标 1 电压偏差 2 电压波动 3 电压闪变 4 电压正弦波畸变率 5 负序电压系数6 频率偏差 三 理解要点 39 一 电力负荷的基本概念1 设备安装容量设备安装容量PN 亦称设备功率 是指连续工作的用电设备铭牌上的标称功率PE 2 负荷与负荷曲线电力负荷是指单台用电设备或一组用电设备从电源取用的电功率 包括有功功率 无功功率和视在功率 所谓负荷曲线就是指在某一段时间内用电设备有功 无功负荷随时间变化的图形 四 掌握重点 40 3 平均负荷 最大负荷 有效负荷与计算负荷 1 平均负荷Pav 平均负荷是指电力负荷在一段时间内的平均值 2 最大负荷Pmax
11、 年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均负荷 因此 年最大负荷也称为半小时最大负荷P30 3 有效负荷Pe 有效负荷是指由典型工作班负荷曲线确定的的平均负荷 四 掌握重点 41 4 计算负荷Pc 在用户供电系统设计中 必须首先确定计算负荷 计算负荷是该用户典型负荷曲线上的半小时 30分钟 最大平均负荷 4 负荷系数负荷系数是指平均负荷与最大负荷之比 它反映了负荷的平稳程度 负荷系数常分为有功负荷系数a和无功负荷系数 四 掌握重点 42 5 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax是这样一个假想时间 电力负荷按照最大负荷Pmax持续运行Tmax时间所消耗的电能恰
12、好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa 因此年最大负荷利用小时数为 四 掌握重点 43 二 供电质量的具体指标供电质量包括电能质量和供电可靠性两部分 六个指标 1 电网频率 电力系统正常偏差2 电压偏差规定 35kV及以上 正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10 20kV及以下 正负偏差的绝对值之和为额定电压的7 四 掌握重点 44 220V单相供电电压允许偏差为额定电压的 7 10 3 三相电压不平衡 电力系统公共连接点正常电压不平衡度为2 短时不能超4 4 公用电网谐波5 电压波动和闪变6 可靠性 四个主要指标 1 供电可靠率 2 用户平均停电时间 3 用户平均停电次数 4 用户平均故障
13、停电次数 四 掌握重点 45 三 提高功率因数的意义 四个方面 1 在一定的有功功率下 可以减小供电线路和变压器的容量 减少供电投资 2 可以提高供电设备利用率 3 当输出的有功功率相同时 可以减小线路电流 减小线路损耗 4 变压器容量一定时 可以增大输出的有功功率 减小输出的无功功率 高压供电系统功率因数应达到0 90以上 其它用户功率因数应在0 85以上 四 掌握重点 46 四 无功功率补偿原理把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路 感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率进行补偿 四 掌握重点 47 五 无功功率补偿的方法1 利用过激磁的同步电动机 2 利用调相
14、机做无功功率电源 3 异步电动机同步化运行 4 电力电容器作为补偿装置 电力电容器作为补偿装置是广泛采用的补偿方法 六 电力电容器的补偿方法1 串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上 应用于高压远距离输电线路上 用电单位很少采用 四 掌握重点 48 2 并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上 用电企业一般采用这种补偿方法 七 并联电容器补偿无功功率1 并联电容器的作用 1 补偿无功功率 提高功率因数 2 提高设备出力 3 降低功率损耗和电能损失 4 改善电压质量 四 掌握重点 49 2 补偿容量功率因数由cos 提高到cos 需并联的电容器为 四 掌握重点 50 八 并联电容器
15、的补偿方式1 并联电容器与电力网的联接在三相供电系统中 单相电容器的额定电压与电力网的额定电压相同时 应采用三角形接法 三相电容器只要其额定电压等于或高于电网的额定电压可直接接入 2 并联电容器的补偿形式个别补偿 分散补偿和集中补偿三种形式 四 掌握重点 51 1 个别补偿个别补偿是指对单台用电设备所需无功功率就近补偿的办法 2 分散补偿分散补偿是指将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上 3 集中补偿集中补偿是指把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上 四 掌握重点 52 一 知识结构 53 一 特殊变压器1 自耦变压器 二 了解内容 54 2 电流互感器 二 了解内容
16、55 3 电压互感器 二 了解内容 56 二 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的每相电路图如下图所示 二 了解内容 57 三 三相异步电动机的额定转矩 最大转矩和起动转矩 1 额定转矩PN kW nN r min TN N m 牛米 2 最大转矩 3 起动转矩此时s 1 二 了解内容 58 四 同步电动机和控制电机同步电动机特点 电源频率一定时 转速是恒定的 转子的转速与负载大小无关 控制电机的种类很多 常用的有伺服电动机 测速发电机 步进电机 二 了解内容 59 一 直流电动机的工作原理结构 定子 磁极 和转子 电枢 构成 原理 左手定则原理 三 理解要点 60 1 电枢感应电动势公式E KE n 2 电枢回路电压平衡式 等效电路图 三 理解要点 61 3 电磁转矩T KT IaKT常数 磁通量 Ia电枢电流 4 转矩平衡关系在电机运行时 T T2 T0 二 异步电动机的工作原理 1 旋转磁场 2 旋转磁场的旋转方向 与相序有关 3 旋转磁场的极对数p 与三相绕组的结构有关 也就是所说的电动机的极对数 三 理解要点 62 4 旋转磁场的转速 又叫做同步转速 5 三相异步电动机的
